1、水工建筑物主要由三大部分組成：水工建筑物主要由三大部分組成： 擋擋水建筑物水建筑物 泄水泄水建筑物建筑物 取取水、輸水建筑物水、輸水建筑物此外，有的還有附屬建筑物此外，有的還有附屬建筑物 水電站航運(yùn)船閘魚(yú)水電站航運(yùn)船閘魚(yú)（筏）道（筏）道這些建筑物的綜合體，稱為這些建筑物的綜合體，稱為水利樞紐水利樞紐水利樞紐按規(guī)模分為五水利樞紐按規(guī)模分為五個(gè)等級(jí)（見(jiàn)教材）個(gè)等級(jí)（見(jiàn)教材）第一節(jié)第一節(jié) 水工建筑物工程地質(zhì)條件水工建筑物工程地質(zhì)條件 工程地質(zhì)條件：工程地質(zhì)條件： 是指與工程建筑物有關(guān)的各種地質(zhì)因素的綜合。是指與工程建筑物有關(guān)的各種地質(zhì)因素的綜合。內(nèi)容主要包括：內(nèi)容主要包括： 地形地貌地形地貌 地質(zhì)構(gòu)

2、造地質(zhì)構(gòu)造 地層地層巖性巖性 水文地質(zhì)條件水文地質(zhì)條件 自然自然( (物理物理) )地質(zhì)現(xiàn)象地質(zhì)現(xiàn)象 天然建筑材料天然建筑材料一、地形地貌條件一、地形地貌條件 地形：指地表形態(tài)、高程、地勢(shì)高低、山脈水系、地形：指地表形態(tài)、高程、地勢(shì)高低、山脈水系、自然景物、森林植被，以及人工建筑物分布等，常以自然景物、森林植被，以及人工建筑物分布等，常以地形圖予以綜合反映。地形圖予以綜合反映。 地貌：主要指地表形態(tài)的成因、類型，以及發(fā)育地貌：主要指地表形態(tài)的成因、類型，以及發(fā)育程度等，常以地貌圖予以反映。程度等，常以地貌圖予以反映。二、地質(zhì)構(gòu)造二、地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)結(jié)構(gòu)可以說(shuō)是水電工程建設(shè)的決定因素，地質(zhì)結(jié)地質(zhì)結(jié)構(gòu)

3、可以說(shuō)是水電工程建設(shè)的決定因素，地質(zhì)結(jié)構(gòu)不適宜，水電工程建設(shè)就不能進(jìn)行。構(gòu)不適宜，水電工程建設(shè)就不能進(jìn)行。l. l. 巖體結(jié)構(gòu)面巖體結(jié)構(gòu)面 按成因可分為原生結(jié)構(gòu)面和次生結(jié)構(gòu)面兩類：按成因可分為原生結(jié)構(gòu)面和次生結(jié)構(gòu)面兩類： (1)(1)原生結(jié)構(gòu)面原生結(jié)構(gòu)面 ： (2)(2)次生結(jié)構(gòu)面次生結(jié)構(gòu)面 ： 2. 巖體結(jié)構(gòu)類型巖體結(jié)構(gòu)類型巖體結(jié)構(gòu)面，在漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代里，受復(fù)雜的地巖體結(jié)構(gòu)面，在漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代里，受復(fù)雜的地質(zhì)作用的影響，在自然界的出露是千差萬(wàn)別的和多方質(zhì)作用的影響，在自然界的出露是千差萬(wàn)別的和多方向的，常使巖石組成不同形式的結(jié)構(gòu)體，向的，常使巖石組成不同形式的結(jié)構(gòu)體，常見(jiàn)的有；常見(jiàn)的有； 錐

4、形（錐形（4個(gè)個(gè)面）面） 楔形（楔形（5個(gè)面）個(gè)面） 菱形（菱形（6個(gè)個(gè)面）面） 方形（方形（6個(gè)面，各面角約個(gè)面，各面角約90o） 聚合形聚合形三三、地層巖性、地層巖性壩基壩基可分為兩大類，即：可分為兩大類，即：巖基巖基( (硬基硬基) ) 土基土基( (軟基軟基) ) 四四、水文地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件 水文地質(zhì)條件一般包括以下內(nèi)容：水文地質(zhì)條件一般包括以下內(nèi)容： 1. 1. 地下水類型地下水類型 2. 2. 含水層與隔水層的組合關(guān)系、空間分布規(guī)律及特征含水層與隔水層的組合關(guān)系、空間分布規(guī)律及特征 3. 3. 巖巖( (土土) )層的水理性質(zhì)層的水理性質(zhì)( (容水性、給水性、透水性容水性、給

5、水性、透水性) ) 4. 4. 地下水的運(yùn)動(dòng)特征地下水的運(yùn)動(dòng)特征( (流向、流速、流量等流向、流速、流量等) ) 5. 5. 地下水動(dòng)態(tài)特征地下水動(dòng)態(tài)特征( (水位、水溫、水質(zhì)的變化規(guī)律水位、水溫、水質(zhì)的變化規(guī)律) ) 6. 6. 地下水的水質(zhì)地下水的水質(zhì)( (水的物理、化學(xué)性質(zhì)、水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)等水的物理、化學(xué)性質(zhì)、水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)等) ) 五、自然五、自然( (物理物理) )地質(zhì)現(xiàn)象地質(zhì)現(xiàn)象 風(fēng)化風(fēng)化 滑坡滑坡 崩塌崩塌 泥石流泥石流 巖溶巖溶六、天然建筑材科六、天然建筑材科天然建材的天然建材的用量很大用量很大，需要研究，需要研究以下方面以下方面的內(nèi)容：的內(nèi)容： 1. 1. 產(chǎn)地距離：產(chǎn)地距離： 2. 2

6、. 開(kāi)采條件：開(kāi)采條件： 3. 3. 質(zhì)量：質(zhì)量： 4. 4. 數(shù)量：數(shù)量： 第二節(jié)第二節(jié) 壩基滲漏問(wèn)題壩基滲漏問(wèn)題滲漏：水體通過(guò)滲透通道流失的現(xiàn)象。滲漏：水體通過(guò)滲透通道流失的現(xiàn)象。根據(jù)滲漏部位不同根據(jù)滲漏部位不同可分為：可分為：壩基滲漏壩基滲漏繞壩滲漏（繞壩滲漏）繞壩滲漏（繞壩滲漏）壩體滲漏壩體滲漏根據(jù)滲漏形式又根據(jù)滲漏形式又可分為：可分為：均勻滲漏均勻滲漏集中滲漏集中滲漏二、壩基（肩）滲漏量的計(jì)算二、壩基（肩）滲漏量的計(jì)算 在在定性分析了壩基（肩）滲漏的地質(zhì)條件以后，定性分析了壩基（肩）滲漏的地質(zhì)條件以后，需對(duì)其滲漏量進(jìn)行定量計(jì)算，借以確定防滲措施。需對(duì)其滲漏量進(jìn)行定量計(jì)算，借以確定防滲

7、措施。（一）壩基滲漏量的計(jì)算（一）壩基滲漏量的計(jì)算 1. 1.單單層透水壩基：層透水壩基：用卡明斯基（用卡明斯基（Kamehck.HKamehck.H）公）公式計(jì)算式計(jì)算，即：，即：q q單單寬壩基的滲漏量，寬壩基的滲漏量，m m3 3/ /（d.md.m）；）；K K土層土層的滲透系數(shù)；的滲透系數(shù)；H H壩壩上下游水位差，上下游水位差，m m；b b壩壩底寬度之半，底寬度之半，m m；T T透水層透水層厚度，厚度，m m。TTbHKq2qBQ 22112222TKKTTKbHq壩基滲漏總量壩基滲漏總量2. 雙層透水壩基：雙層透水壩基：按下列卡明斯基公式計(jì)算單寬壩基的滲漏量按下列卡明斯基公式計(jì)

8、算單寬壩基的滲漏量q ：3. 3. 多層透水壩基：多層透水壩基：當(dāng)壩基為多層結(jié)構(gòu)，且各層滲透系數(shù)不一時(shí)，當(dāng)壩基為多層結(jié)構(gòu)，且各層滲透系數(shù)不一時(shí)，需先計(jì)算出滲透系數(shù)的加權(quán)平均值，再視情況分別需先計(jì)算出滲透系數(shù)的加權(quán)平均值，再視情況分別按單層和雙層按單層和雙層情況計(jì)算。情況計(jì)算。若上下層的滲透系數(shù)若上下層的滲透系數(shù)K K值相差在值相差在1010倍以內(nèi)，可用倍以內(nèi)，可用加權(quán)平均的滲透系數(shù)（即加權(quán)平均的滲透系數(shù)（即K K平均平均）值按單層情況計(jì)算）值按單層情況計(jì)算滲漏量；滲漏量；若上下層滲透系數(shù)若上下層滲透系數(shù)K K值相差在值相差在1010倍以上，則先將地層倍以上，則先將地層分為兩組，分別計(jì)算滲透系數(shù)

9、的加權(quán)平均值，再按分為兩組，分別計(jì)算滲透系數(shù)的加權(quán)平均值，再按雙層計(jì)算式計(jì)算滲漏量。雙層計(jì)算式計(jì)算滲漏量。nnnTTTTKTKTKK212211平均壩基滲漏量計(jì)算圖（a）單層透水壩基； （b）雙層透水壩基1不透水巖層； 2透水巖層； 3弱透水巖層nnnnnnnnnnTTTTKTKTKKTKTKTKITTTTIIIIITKITKITKITKq.).(.21221122112121222111平均總總總總總平均總而（二）繞壩滲漏量的計(jì)算（二）繞壩滲漏量的計(jì)算按下式計(jì)算每一條滲流帶的滲漏量按下式計(jì)算每一條滲流帶的滲漏量Q Q； 總的繞壩滲漏量總的繞壩滲漏量Q Q； K K巖土的滲透系數(shù)，巖土的滲透系

10、數(shù)，m/dm/d；b b某一滲流帶的寬度，某一滲流帶的寬度，m m；L L某一滲流帶的寬度，某一滲流帶的寬度，m m；H H1 1水庫(kù)正常高水位至隔水層頂板的高差，水庫(kù)正常高水位至隔水層頂板的高差，m m；H H2 2水庫(kù)下游水位至隔水層頂板的高差，水庫(kù)下游水位至隔水層頂板的高差，m m；H H水庫(kù)上下游水位差，水庫(kù)上下游水位差，m m。lHHHbKQ221nQQQQQ21第三節(jié)第三節(jié) 壩基滲透變形分析壩基滲透變形分析 壩基滲透變形壩基滲透變形：上游：上游通過(guò)壩下地層滲流向壩下通過(guò)壩下地層滲流向壩下游的水流具有相當(dāng)大的動(dòng)力壓力，帶動(dòng)土層中的細(xì)游的水流具有相當(dāng)大的動(dòng)力壓力，帶動(dòng)土層中的細(xì)顆粒，使

11、之發(fā)生移動(dòng)或顆粒成分發(fā)生改變的現(xiàn)象。顆粒，使之發(fā)生移動(dòng)或顆粒成分發(fā)生改變的現(xiàn)象。一、壩基滲透變形的形式一、壩基滲透變形的形式（一）管涌（或潛蝕）（一）管涌（或潛蝕）管涌：充填于大顆粒之間的小顆粒，在動(dòng)水壓力的管涌：充填于大顆粒之間的小顆粒，在動(dòng)水壓力的作用下，隨滲透水流運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。作用下，隨滲透水流運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。（二）流土（二）流土流土：在滲透水流動(dòng)水壓力作用下，細(xì)顆粒整體同流土：在滲透水流動(dòng)水壓力作用下，細(xì)顆粒整體同時(shí)浮動(dòng)或隆起的現(xiàn)象。時(shí)浮動(dòng)或隆起的現(xiàn)象。二、壩基滲透變形的原因分析二、壩基滲透變形的原因分析（一）巖（土）體結(jié)構(gòu)因素分析一）巖（土）體結(jié)構(gòu)因素分析巖（土）體的結(jié)構(gòu)，特別是顆粒組成的

12、不均勻性，是巖（土）體的結(jié)構(gòu)，特別是顆粒組成的不均勻性，是形成潛蝕或流土的主要原因形成潛蝕或流土的主要原因。其中。其中影響因素如下。影響因素如下。1. 1. 土中占多數(shù)的粗、細(xì)顆粒的平均直徑：土中占多數(shù)的粗、細(xì)顆粒的平均直徑：時(shí)時(shí)，才能產(chǎn)生管涌。，才能產(chǎn)生管涌。2. 2. 土顆粒級(jí)配的不均勻系數(shù)土顆粒級(jí)配的不均勻系數(shù)C Cu u的影響：的影響：C Cu u1010時(shí)，土易產(chǎn)生以流土為主要形式的滲透變形；時(shí)，土易產(chǎn)生以流土為主要形式的滲透變形；C Cu u2020的土易產(chǎn)生以管涌為主要形式的滲透變形；的土易產(chǎn)生以管涌為主要形式的滲透變形；1010C Cu u2020的土，則可能產(chǎn)生流土，也可能產(chǎn)

13、生管涌。的土，則可能產(chǎn)生流土，也可能產(chǎn)生管涌。20小大dd4. 4. 土層具二元結(jié)構(gòu)或呈多層狀結(jié)構(gòu)，則應(yīng)根據(jù)土層土層具二元結(jié)構(gòu)或呈多層狀結(jié)構(gòu)，則應(yīng)根據(jù)土層的埋藏條件具體分析：的埋藏條件具體分析：在二元結(jié)構(gòu)情況下，當(dāng)粘性土在上，砂性土在在二元結(jié)構(gòu)情況下，當(dāng)粘性土在上，砂性土在下，且粘性土層厚而完整時(shí)，則不易產(chǎn)生滲透變形。下，且粘性土層厚而完整時(shí)，則不易產(chǎn)生滲透變形。但當(dāng)粘性土薄或不完整時(shí)，就易在壩的下游產(chǎn)生流但當(dāng)粘性土薄或不完整時(shí)，就易在壩的下游產(chǎn)生流土隆起，并相繼產(chǎn)生下層砂土管涌。如果有尖滅層、土隆起，并相繼產(chǎn)生下層砂土管涌。如果有尖滅層、透鏡體等土層存在，且粘性土層厚度由上游向下游透鏡體等土

14、層存在，且粘性土層厚度由上游向下游逐漸變薄，亦即其下的砂礫石層逐漸變厚，則滲透逐漸變薄，亦即其下的砂礫石層逐漸變厚，則滲透壓力至下游，會(huì)因過(guò)水?dāng)嗝娴募哟蠖兴魅?。相壓力至下游，?huì)因過(guò)水?dāng)嗝娴募哟蠖兴魅?。相反，如果砂礫石層向下游尖滅，則滲透壓力會(huì)有很反，如果砂礫石層向下游尖滅，則滲透壓力會(huì)有很大增加，這些地方就易產(chǎn)生流土或管涌。大增加，這些地方就易產(chǎn)生流土或管涌。 LHIIDW動(dòng)（二）動(dòng)水壓力因素（二）動(dòng)水壓力因素滲透壓力是滲透水流作用在單位土體上的壓力，滲透壓力是滲透水流作用在單位土體上的壓力，其大小主要與滲透水流的水力坡降和水的容重有關(guān)，其大小主要與滲透水流的水力坡降和水的容重有關(guān)，即

15、即H水頭差，水頭差，L滲流距離，故滲流距離，故H越大或越大或L越小，則越小，則I值越大，產(chǎn)生值越大，產(chǎn)生滲透變形的可能性亦越大。滲透變形的可能性亦越大。三、壩基滲透變形計(jì)算三、壩基滲透變形計(jì)算預(yù)測(cè)壩基是否會(huì)發(fā)生滲透變形可按下述步驟：預(yù)測(cè)壩基是否會(huì)發(fā)生滲透變形可按下述步驟：、確定、確定臨界水力坡降臨界水力坡降方法很多，有方法很多，有理論計(jì)算法理論計(jì)算法實(shí)驗(yàn)室測(cè)定實(shí)驗(yàn)室測(cè)定野外試驗(yàn)野外試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)以試驗(yàn)法較為可靠，理論計(jì)算次之。以試驗(yàn)法較為可靠，理論計(jì)算次之。LCtIgcp1gwcptI1nnIcp5 . 0) 1)(1 (2. 2. 允許水力坡降的選擇：允許水力坡降的選擇

16、： 即即用規(guī)定的安全系數(shù)（用規(guī)定的安全系數(shù)（K K）除臨界水力坡降可）除臨界水力坡降可得，得，如下式：如下式： 安全系數(shù)安全系數(shù)的規(guī)定應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件的復(fù)雜性及的規(guī)定應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件的復(fù)雜性及建筑物的重要性而定。建筑物的重要性而定。砂土：砂土：K K=2=23 3粘土粘土：K K=2.5=2.53 3KIIcp 3. 3. 壩基實(shí)際水力坡降的確定：壩基實(shí)際水力坡降的確定： 4. 4. 滲透變形判別：滲透變形判別：有了某點(diǎn)的實(shí)際水力坡降，以之與允許水力有了某點(diǎn)的實(shí)際水力坡降，以之與允許水力坡降比較，如果實(shí)際水力坡降大于允許坡降則該坡降比較，如果實(shí)際水力坡降大于允許坡降則該點(diǎn)就會(huì)發(fā)生滲透變形。點(diǎn)就會(huì)發(fā)

17、生滲透變形。其他各點(diǎn)以相同方法可以評(píng)定是否發(fā)生滲透其他各點(diǎn)以相同方法可以評(píng)定是否發(fā)生滲透變形。變形。 SHI壩基滲流示意圖1壩基上游滲流方向向下；2壩基滲流方向水平；3壩基下游滲流方向向上L滲流距離；H水位差（H=H1H2）第五節(jié)第五節(jié) 壩基（肩）巖體抗滑穩(wěn)定分析壩基（肩）巖體抗滑穩(wěn)定分析一、壩基巖體滑動(dòng)破壞的類型一、壩基巖體滑動(dòng)破壞的類型 破壞破壞形式根據(jù)滑動(dòng)破壞面位置的不同，形式根據(jù)滑動(dòng)破壞面位置的不同，可分為可分為:表層滑動(dòng)表層滑動(dòng)淺層滑動(dòng)淺層滑動(dòng)深層滑動(dòng)深層滑動(dòng)混合滑動(dòng)混合滑動(dòng) 壩基滑動(dòng)破壞的形式（a）表層滑動(dòng)；（b）淺層滑動(dòng)（c）深層滑動(dòng)；（d）混合滑移二、壩基抗滑穩(wěn)定性的分析二、壩

18、基抗滑穩(wěn)定性的分析 ( (一一) )表層滑移的穩(wěn)定性分析表層滑移的穩(wěn)定性分析( (二二) )淺層滑移的穩(wěn)定性分析淺層滑移的穩(wěn)定性分析可按表層滑移情況進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算。可按表層滑移情況進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算。但應(yīng)注意的是，此時(shí)應(yīng)采用軟弱巖石或破碎巖體的但應(yīng)注意的是，此時(shí)應(yīng)采用軟弱巖石或破碎巖體的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，而不能采用混凝土與巖石間的抗剪抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，而不能采用混凝土與巖石間的抗剪強(qiáng)度或抗剪斷強(qiáng)度指標(biāo)。強(qiáng)度或抗剪斷強(qiáng)度指標(biāo)。 HUGfKc)(HcAUGfKc)(滑動(dòng)力抗滑力cK2. 巖體結(jié)構(gòu)類型巖體結(jié)構(gòu)類型巖體結(jié)構(gòu)面，在漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代里，受復(fù)雜的地巖體結(jié)構(gòu)面，在漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代里，受復(fù)雜的地質(zhì)作用的影響，在自然

19、界的出露是千差萬(wàn)別的和多方質(zhì)作用的影響，在自然界的出露是千差萬(wàn)別的和多方向的，常使巖石組成不同形式的結(jié)構(gòu)體，向的，常使巖石組成不同形式的結(jié)構(gòu)體，常見(jiàn)的有；常見(jiàn)的有； 錐形（錐形（4個(gè)個(gè)面）面） 楔形（楔形（5個(gè)面）個(gè)面） 菱形（菱形（6個(gè)個(gè)面）面） 方形（方形（6個(gè)面，各面角約個(gè)面，各面角約90o） 聚合形聚合形1)1)傾向下游的單斜滑動(dòng)面傾向下游的單斜滑動(dòng)面這種情況下，在壩的下游存在陡立臨空面，這種情況下，在壩的下游存在陡立臨空面，構(gòu)成滑移體，其抗滑穩(wěn)定系數(shù)為構(gòu)成滑移體，其抗滑穩(wěn)定系數(shù)為2)2)傾向上游的單斜滑動(dòng)面傾向上游的單斜滑動(dòng)面抗滑穩(wěn)定系數(shù)為：抗滑穩(wěn)定系數(shù)為：滑動(dòng)力抗滑力cKsinco

20、s)sincos(GHclHUGfKcsincos)sincos(GHclHUGfKc 3)3)雙斜滑動(dòng)面雙斜滑動(dòng)面剩余推力法極限平衡法等安全系數(shù)法剩余推力法極限平衡法等安全系數(shù)法壩基滑移體在傾向下游的滑動(dòng)面上的下滑力壩基滑移體在傾向下游的滑動(dòng)面上的下滑力P P為為該段滑動(dòng)力與抗滑力之差該段滑動(dòng)力與抗滑力之差 下游巖體（抗滑體）穩(wěn)定系數(shù)值為下游巖體（抗滑體）穩(wěn)定系數(shù)值為： )sincos()sincos(1111lcHUGfGHPsin)cos(cos)sin(2222220GPlcGUPfK 壩基表層滑移計(jì)算圖形壩基深層滑移體穩(wěn)定計(jì)算圖形(a)、(d)單斜滑動(dòng)面傾向下；(b)單斜滑動(dòng)面頃向上游；(c)、(d)雙斜滑動(dòng)面第六節(jié)第六節(jié) 壩基問(wèn)題處理壩基問(wèn)題處理對(duì)不良地質(zhì)問(wèn)題的處理，可分為下列三個(gè)方面：對(duì)不良地質(zhì)問(wèn)題的處理，可分為下列三個(gè)方面： 清清基基 裂隙裂隙巖層的處理巖層的處理 軟弱軟弱破碎帶的處理。破碎帶的處理。一、清基一、清基清基就是將壩基表部的松散軟弱、風(fēng)化破碎的巖清基就是將壩基表部的松散軟弱、風(fēng)化破碎的巖層及淺部的軟弱夾層等開(kāi)挖清除掉，使壩體放在層及淺部的軟弱夾層等開(kāi)挖清除掉，